[實用新型]一種零差正交光纖干涉測振裝置

有效

• 申請號: 201720423638.5
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN206959981U
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 付群健;常天英;張瑾;陳建冬;高文智;崔洪亮
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙)22103
• 代理人: 張建成

技術領域

本實用新型屬于檢測儀器領域，主要介紹一種零差正交光纖干涉測振裝置。

背景技術

近年來，隨著現代工業和新技術的快速發展，對振動測量裝置的精度要求越來越高，光學方法高精度測量振動信號的技術受到廣泛的重視，尤其是在一些特定的研究領域，比如精密加工中的微納測量、高精度高靈敏度檢波器的標定等，其應用需求日益迫切，因此，高精度的振動測量有著重要的現實意義。因此，如何尋找更加精確的測量微振動方法以及裝置是一項很重要的工作。

基于現有的技術，相關儀器及測量方法相繼出現，例如：雙頻激光干涉測振儀(程兆谷；高海軍，雙頻激光干涉儀，CN200410052915.3)，零差激光干涉測振儀(王鳴等，正交型零差激光干涉儀及其測量方法，CN201510287943.1)，但這些儀器存在體積龐大，光學元件分立，光路調整復雜因等缺點，因此如何提高精度的同時并簡化裝置，實現自動化調整測量，并獲得更高精度的測量值是目前亟待解決的問題。

發明內容

本實用新型目的在于提供一種零差正交光纖干涉測振裝置，本實用新型是針對高精度振動測量應用，提供一種高精度、高穩定度的基于零差正交干涉技術的光纖式測振裝置。

本實用新型之一種零差正交光纖干涉測振裝置，所述裝置包括：激光光源(1)，第一偏振控制器(2)，保偏2×2耦合器(3)，第二偏振控制器(4)，壓電陶瓷(5)，振動傳感探頭(8)，第一反射鏡(6)，第二反射鏡(7)，偏振分束器(9)，光電探測器1(11)，光電探測器2(10)，振動解調模塊(12)。由激光光源發出線偏振光，經過第一偏振控制器變成圓偏振光，經過保偏2×2耦合器分成兩束，第一束經由第二偏振控制器，壓電陶瓷，第一反射鏡反射；第二束經過振動傳感探頭，第二反射鏡反射，兩束反射光經過保偏2×2耦合器傳輸到偏振分束器分成兩束正交的干涉信號分別被光電探測器1和光電探測器2接收，兩路正交的干涉信號被振動解調模塊解調得到高精度被測振動信息。

如圖3所示，光電探測器1與光電探測器2所接收到的正交信號I₁(t)、I₂(t)分別為：

這里，I₀為激光光源發出光的光強，k_v為干涉條紋可見度，為被測干涉儀相位變化信號，與被測振動引起的振動傳感探頭光纖伸長量ΔL之間的關系如下：

這里n為光纖纖芯折射率，λ₀為真空中傳播的波長。

解調模塊通過分析光電探測器1和光電探測器2所接受的信號結合，并以光電探測器1的電信號進行干涉信號的變化記錄對應的振動傳感探頭的光纖伸長量，光纖伸長量每增長半個波長長度λ₀/2(圖3中A點由下到上變化)，光電探測器1信號變化π，而光電探測器2的電信號由小變大穿過直流偏置量I₀，而光纖伸長量縮短半個波長長度λ₀/2(圖3中A點，由上到下變化)，光電探測器1信號變化π，而光電探測器2的電信號由大變小穿過直流偏置量I₀，因此光電探測器2為振動方向判斷信號，而光電探測器1為干涉信號累計信號，二者配合使用，從而得到高精度振動變化信息。

本實用新型的優點：

(1)光路直接得到兩路正交光信號，降低解調模塊設計難度；

(2)全光纖光路調整容易，結構簡單，實時性好，便于測量測量速度快，提高測量效率；

(3)探頭制作簡單，靈敏度高；

(4)光路中的壓電陶瓷是高精度控制器件，用于補償初始相位差，進而提高整個裝置的精度。

附圖說明

圖1為本實用新型的一種零差正交光纖干涉測振裝置結構示意圖。

圖2是本實用新型的振動傳感探頭。振動傳感探頭包括三部分：圓柱形彈性元件(81)，輸入保偏光纖(82)，輸出保偏光纖(83)。

圖3是光電探測器1和光電探測器2的探測信號。

具體實施方式

下面結合附圖說明本實用新型的具體實施方式：